木芙蓉三个品种及近缘种的叶绿体基因组比较分析

分类： 生物学 >> 植物学 >> 应用植物学 提交时间： 2022-03-30 合作期刊: 《广西植物》

李镇兵 任婷 邓姣姣 陈俊佩 周颂东 曾心美 马娇 李方文

摘要： 木芙蓉 (Hibiscus mutabilis) 栽培历史悠久，是原产中国的古老园林树种和药用植物。为探讨木芙蓉品种及近缘种的进化特征，厘清木芙蓉品种间及其与近缘种间的亲缘关系，同时也为探究木芙蓉叶绿体基因组(chloroplast DNA, cp DNA) 的遗传方式，该文选择了一个杂交组合中的3个木芙蓉栽培品种(‘单瓣白’、‘金秋颂’、‘牡丹粉’)，用高通量测序平台Illumina NovaSeq对其叶绿体基因组进行首次测序。经组装注释后得到3条完整的cp DNA序列，结合本团队已经完成的近缘种台湾芙蓉(H. taiwanensis)和来自基因库的木槿、朱槿的cp DNA，该文对木槿属4种及木芙蓉种下的3个品种进行了cp DNA组成和结构特征的比较分析，并完成了其系统发育树重建。结果表明：(1)‘单瓣白’、‘金秋颂’、‘牡丹粉’的叶绿体基因组序列长度分别为160 880、160 879、160 920 bp，基因数目均为130个，其中85个蛋白编码基因、8个核糖体RNA和37个转运RNA。(2)比较分析表明，木芙蓉的种下3个品种及其近缘种台湾芙蓉在叶绿体基因组上高度保守，反向重复区(IR)均为26 300 bp；木槿和朱槿在IR区发生了收缩，分别为25 745和25 598 bp。(3)系统发育分析表明，种下3个品种聚成一个单系支，再与台湾芙蓉聚成一个高支持率分支，表明木芙蓉和台湾芙蓉的亲缘关系最近；相较于木槿和朱槿，木芙蓉、台湾芙蓉两种与海滨木槿、黄槿、大麻槿在亲缘关系上更近。(4)木芙蓉3个品种之间能通过叶绿体基因组序列区分开，在大/小单拷贝区（LSC/SSC）长度上，‘单瓣白’、‘金秋颂’、‘牡丹粉’分别为89 355 bp/18 925 bp、89 353 bp/18 926 bp、89 400 bp/18 920 bp，且从重复序列和核苷酸多样性分析中开发出了候选分子标记和DNA条形码，可以作为品种鉴定的分子条码。(5)木芙蓉品种单瓣白与金秋颂叶绿体基因组差异最小，亲缘关系最近，根据两者母本与子代的关系，证明了木芙蓉叶绿体基因组的母系遗传特征。该文有助于我们更好地了解3个木芙蓉品种及台湾芙蓉叶绿体基因组的进化特征和物种间的系统发育关系，并为木芙蓉品种的准确鉴定和优良品种选育提供了叶绿体基因组方面的基础资料。

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